JP2022104766A - Apnea detection electronic device and apnea detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無呼吸(アプニア)検出電子装置及び無呼吸検出方法に関するものである。 The present invention relates to an apnea detection electronic device and an apnea detection method.
統計によれば、世界中の多くの患者が無呼吸で苦しんでいるが、これらの患者のうちの一部しか治療を受けていない。無呼吸は患者の健康状態及び生活の質に悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、無呼吸を伴う患者は睡眠中にいびきをする傾向にあり、このいびきにより患者のパートナーの睡眠を阻害するおそれがある。無呼吸の現象(事象)が生じると、患者の気道における気流が完全に停止し、これにより患者の血液酸素濃度を減少させるおそれがある。血液酸素濃度の長期間の減少はアルツハイマー病を生ぜしめるおそれがある。 Statistics show that many patients around the world suffer from apnea, but only some of these patients are treated. Apnea can adversely affect the patient's health and quality of life. For example, patients with apnea tend to snore during sleep, which can interfere with the sleep of the patient's partner. When a phenomenon (event) of aspiration occurs, the airflow in the patient's airway is completely stopped, which may reduce the patient's blood oxygen concentration. Long-term reductions in blood oxygen levels can lead to Alzheimer's disease.
人が無呼吸を患っているか否かを検査するためには、この人は呼吸を監視(モニタリング)するために病院の睡眠中枢(スリープセンター)において夜を過ごす必要がある。人の呼吸が10秒よりも多く停止する場合には、この人は無呼吸を患っているということを決定することができる。しかし、通常の人は費用のかかる睡眠中枢の提供を受けるのは困難であり、検査のために睡眠中枢に訪れるまでに多くの時間を要してしまう。 To test whether a person suffers from apnea, he or she needs to spend the night at the sleep center of the hospital to monitor his or her breathing. If a person's breathing stops for more than 10 seconds, it can be determined that the person is suffering from apnea. However, it is difficult for the average person to receive an expensive sleep center, and it takes a lot of time to visit the sleep center for examination.
上述した点に応じて、市場のある種の装置はユーザーが自身で無呼吸を検査するようにしている。しかし、これらの装置はユーザーと接触させることを必要とし、このことが装置を使用するユーザーの意欲を低減させるか、又はユーザーの睡眠の質に悪影響を及ぼしてしまう。更に、これらの装置は無呼吸の現象の頻度を低減させることができない。 In response to the above, certain devices on the market allow users to test for apnea themselves. However, these devices require contact with the user, which either reduces the user's motivation to use the device or adversely affects the user's sleep quality. Moreover, these devices cannot reduce the frequency of apnea phenomena.
本発明は、無呼吸の現象が被験者に生じているか否かを非接触の方法で検出するようにした、無呼吸検出電子装置及び無呼吸検出方法を提供するものである。 The present invention provides an apnea detection electronic device and an apnea detection method that detect whether or not an apnea phenomenon is occurring in a subject by a non-contact method.
本発明の一実施態様では、無呼吸検出電子装置がプロセッサと、記憶媒体と、トランシーバとを含んでいる。記憶媒体は複数のモジュールを記憶している。プロセッサは記憶媒体及びトランシーバに結合され、複数のモジュールにアクセスするとともにこれらモジュールを実行するものである。この場合、これらモジュールはデータ収集モジュールと、検出モジュールと、出力モジュールとを含んでいる。データ収集モジュールはトランシーバを介して無線信号を被験者に送信し、トランシーバを介してこの無線信号に対応するエコーを受信し、このエコーからチャネル状態情報(CSI)を取得するものである。検出モジュールはCSIに応じて検出結果を生成し、この検出結果により被験者に無呼吸の現象が生じているか否かを表すものである。出力モジュールはトランシーバを介して検出結果を出力する。 In one embodiment of the invention, the apnea detection electronic device comprises a processor, a storage medium, and a transceiver. The storage medium stores a plurality of modules. The processor is coupled to a storage medium and a transceiver to access and execute multiple modules. In this case, these modules include a data acquisition module, a detection module, and an output module. The data acquisition module transmits a radio signal to the subject via the transceiver, receives an echo corresponding to the radio signal via the transceiver, and acquires channel state information (CSI) from the echo. The detection module generates a detection result according to the CSI, and indicates whether or not the subject is experiencing an apnea phenomenon based on the detection result. The output module outputs the detection result via the transceiver.
本発明の一実態様では、無呼吸検出電子装置は更に、エアークッションと、エアーポンプとを有している。エアーポンプはエアークッションに接続され、トランシーバと通信するものである。この場合、モジュールには更に、エアークッション制御モジュールが含まれている。このエアークッション制御モジュールは、無呼吸の現象に応答して、トランシーバを介するようにエアーポンプを設定することにより、エアークッションを膨張させるものである。 In one embodiment of the invention, the apnea detection electronic device further comprises an air cushion and an air pump. The air pump is connected to the air cushion and communicates with the transceiver. In this case, the module further includes an air cushion control module. This air cushion control module expands the air cushion by setting the air pump via the transceiver in response to the phenomenon of apnea.
本発明の一実施態様では、検出モジュールを更に、CSIに対応する一階微分信号を計算するとともに、この一階微分信号に基づいて無呼吸の現象を検出するように構成する。 In one embodiment of the present invention, the detection module is further configured to calculate a first-order differential signal corresponding to the CSI and to detect the phenomenon of apnea based on this first-order differential signal.
本発明の一実施態様では、検出モジュールを更に、フィルタリングアルゴリズムに応じてCSIに対応するフィルタリング信号を生成するとともに、このフィルタリング信号を微分して一階微分信号を生成するように構成する。 In one embodiment of the present invention, the detection module is further configured to generate a filtering signal corresponding to the CSI according to the filtering algorithm and to differentiate the filtering signal to generate a first-order differential signal.
本発明の一実施態様では、フィルタリングアルゴリズムが、移動平均フィルタリング、ハイパスフィルタリング、ロウパスフィルタリング及びバンドパスフィルタリングのうちの少なくとも1つと関連しているようにする。 In one embodiment of the invention, the filtering algorithm is associated with at least one of moving average filtering, high pass filtering, low pass filtering and band pass filtering.
本発明の一実施態様では、検出モジュールを更に、一階微分信号に対応する複数の周波数応答を生成して、これら複数の周波数応答が複数の時点にそれぞれ対応するようにし、これら複数の周波数応答にそれぞれ対応する複数の最大値を取得するようにし、これら複数の最大値に応じて第1の基準時間帯に対応する最大値曲線を生成して、この第1の基準時間帯が複数の時点を有するようにし、最大値曲線に応じて無呼吸の現象を検出するように構成する。 In one embodiment of the invention, the detection module further generates a plurality of frequency responses corresponding to first-order differential signals so that the plurality of frequency responses correspond to a plurality of time points, respectively, and these plurality of frequency responses. A plurality of maximum values corresponding to each of the above are obtained, a maximum value curve corresponding to the first reference time zone is generated according to these multiple maximum values, and the first reference time zone is a plurality of time points. And is configured to detect the phenomenon of aspiration according to the maximum value curve.
本発明の一実施態様では、検出モジュールを更に、しきい値に応じて第1の基準時間帯から第2の基準時間帯を抽出し、この第2の基準時間帯が複数の最大値のうちの部分集合に対応するとともにこの部分集合における最大値の各々がしきい値よりも小さくなっているようにするとともに、第2の基準時間帯が無呼吸の時間帯よりも長いことに応答して無呼吸の現象が検出されていることを決定するように構成する。 In one embodiment of the present invention, the detection module further extracts a second reference time zone from the first reference time zone according to a threshold value, and the second reference time zone is among a plurality of maximum values. Corresponds to a subset of, making each of the maximums in this subset smaller than the threshold, and in response to a second reference time zone being longer than the aspiration time zone. It is configured to determine that the phenomenon of aspiration has been detected.
本発明の一実施態様では、検出モジュールを更に、複数の最大値を小さいものから大きいものに配置して最大値の列を生成するとともに、この最大値の列からN番目の最大値をしきい値として選択し、このNは、第1の基準時間帯に対する無呼吸の時間帯の比と複数の最大値の個数との積とするように構成する。 In one embodiment of the present invention, the detection module is further arranged by arranging a plurality of maximum values from the smaller one to the larger one to generate a maximum value column, and the Nth maximum value from the maximum value column is squeezed. Selected as a value, this N is configured to be the product of the ratio of the abstinence time zone to the first reference time zone and the number of plurality of maximum values.
本発明の一実施態様では、検出モジュールを更に、一階微分信号の中央値に応じて上限値及び下限値を生成し、一階微分信号における上限値よりも大きい又は下限値よりも小さいデータ点を外れ値(アウトライアー)として決定し、この外れ値を補正して補正済みの一階微分信号を発生させるとともに、この補正済みの一階微分信号に応じて複数の周波数応答を生成するように構成する。 In one embodiment of the invention, the detection module further generates upper and lower bounds according to the median of the first derivative signal, with data points greater than or less than the lower bound in the first derivative signal. Is determined as an outlier, and this outlier is corrected to generate a corrected first-order differential signal, and multiple frequency responses are generated according to this corrected first-order differential signal. Configure.
本発明の一実施態様では、検出モジュールが、外れ値を中央値に置換するステップと、データ点よりも前の第1データ点及び前記データ点よりも後の第2データ点に関して補間計算を実行して外れ値を補正し、第1データ点及び第2データ点は一階微分信号に含まれているようにするステップとのうちの一方のステップに応じて前記外れ値を補正するようにする。 In one embodiment of the invention, the detection module performs interpolation calculations on a step of replacing outliers with medians and a first data point prior to the data points and a second data point after the data points. The outliers are corrected, and the outliers are corrected according to one of the steps of making the first data point and the second data point included in the first-order differential signal. ..
本発明の一実施態様では、無呼吸検出方法が以下のステップ、すなわち、無線信号を被験者に送信し、この無線信号に対応するエコーを受信し、このエコー信号からCSIを取得するステップと、このCSIに応じて検出結果を生成するとともに出力し、この検出結果により無呼吸の現象が被験者に生じているか否かを表すようにするステップとを有するようにする。 In one embodiment of the invention, the apnea detection method comprises the following steps: transmitting a radio signal to a subject, receiving an echo corresponding to the radio signal, and obtaining a CSI from the echo signal. The detection result is generated and output according to the CSI, and the detection result has a step of indicating whether or not the phenomenon of apnea is occurring in the subject.
本発明の一実施態様では、無呼吸検出方法が更に、無呼吸の現象に応答してエアークッションを膨張させるようにエアーポンプを構成するステップを有するようにする。 In one embodiment of the invention, the apnea detection method further comprises a step of configuring the air pump to inflate the air cushion in response to the phenomenon of apnea.
有する
本発明の一実施態様では、CSIに応じて検出結果を生成するステップが、CSIに対応する一階微分信号を計算するステップと、この一階微分信号に応じて無呼吸の現象を検出するステップとを有するようにする。
In one embodiment of the present invention, the step of generating the detection result according to the CSI is the step of calculating the first-order differential signal corresponding to the CSI, and the step of detecting the phenomenon of aspiration according to the first-order differential signal. Have steps and.
本発明の一実施態様では、CSIに対応する一階微分信号を計算するステップが、フィルタリングアルゴリズムに応じてCSIに対応するフィルタリング信号を生成するステップと、このフィルタリング信号を微分して一階微分信号を生成するステップとを有するようにする。 In one embodiment of the present invention, the step of calculating the first-order differential signal corresponding to the CSI is the step of generating the filtering signal corresponding to the CSI according to the filtering algorithm, and the step of differentiating the filtering signal to obtain the first-order differential signal. To have a step to generate.
本発明の一実施態様では、フィルタリングアルゴリズムが、移動平均フィルタリング、ハイパスフィルタリング、ロウパスフィルタリング及びバンドパスフィルタリングのうちの少なくとも1つと関連するようにする。 In one embodiment of the invention, the filtering algorithm is associated with at least one of moving average filtering, high pass filtering, low pass filtering and band pass filtering.
本発明の一実施態様では、一階微分信号に応じて無呼吸の現象を検出するステップが、一階微分信号に対応する複数の周波数応答を生成し、これら複数の周波数応答が複数の時点にそれぞれ対応するようにするステップと、これら複数の周波数応答にそれぞれ対応する複数の最大値を取得するステップと、これら複数の最大値に応じて第1の基準時間帯に対応する最大値曲線を生成し、この第1の基準時間帯が複数の時点を有するようにするステップと、最大値曲線に応じて無呼吸の現象を検出するステップとを有するようにする。 In one embodiment of the invention, the step of detecting the phenomenon of aspiration in response to a first-order differential signal produces a plurality of frequency responses corresponding to the first-order differential signal, and these plurality of frequency responses are at multiple time points. A step to make each correspond, a step to acquire a plurality of maximum values corresponding to each of these multiple frequency responses, and a maximum value curve corresponding to the first reference time zone according to these multiple maximum values are generated. Then, the first reference time zone has a step of having a plurality of time points and a step of detecting the phenomenon of aspiration according to the maximum value curve.
本発明の一実施態様では、最大値曲線に応じて無呼吸の現象を検出するステップが、しきい値に応じて第1の基準時間帯から第2の基準時間帯を抽出し、この第2の基準時間帯が複数の最大値のうちの部分集合に対応するとともに、この部分集合における複数の最大値の各々がしきい値よりも小さくなっているようにするステップと、第2の基準時間帯が無呼吸の時間帯よりも長いことに応答して無呼吸の現象を検出することを決定するステップとを有するようにする。 In one embodiment of the invention, the step of detecting the phenomenon of apnea according to the maximum value curve extracts the second reference time zone from the first reference time zone according to the threshold value, and the second reference time zone is extracted. A step of ensuring that the reference time zone of is smaller than the threshold value for each of the plurality of maximum values in this subset while corresponding to a subset of the plurality of maximum values, and a second reference time. Have a step to determine to detect the phenomenon of apnea in response to the band being longer than the time of apnea.
本発明の一実施態様では、最大値曲線に応じて無呼吸の現象を検出するステップが更に、複数の最大値を小さいものから大きいものに配置して最大値の列を発生させるステップと、この最大値の列からN番目の最大値をしきい値として選択し、このNは、第1の基準時間帯に対する無呼吸の時間帯の比と複数の最大値の個数との積とするステップとを有するようにする。 In one embodiment of the invention, the step of detecting the phenomenon of apnea according to the maximum value curve is further a step of arranging a plurality of maximum values from small to large to generate a sequence of maximum values. The Nth maximum value from the maximum value column is selected as the threshold value, and this N is the product of the ratio of the apneic time zone to the first reference time zone and the number of multiple maximum values. To have.
本発明の一実施態様では、一階微分信号に対応する複数の周波数応答を発生させるステップが、一階微分信号の中央値に応じて上限値及び下限値を発生させるステップと、一階微分信号における上限値よりも大きい又は下限値よりも小さいデータ点を外れ値として決定するステップと、この外れ値を補正して補正済みの一階微分信号を発生させるとともに、この補正済みの一階微分信号に応じて複数の周波数応答を生成するステップとを有するようにする。 In one embodiment of the present invention, the step of generating a plurality of frequency responses corresponding to the first-order differential signal is a step of generating an upper limit value and a lower limit value according to the median value of the first-order differential signal, and a first-order differential signal. The step of determining a data point larger than the upper limit value or smaller than the lower limit value as an outlier, and correcting this outlier to generate a corrected first-order differential signal, and this corrected first-order differential signal. Have a step to generate multiple frequency responses depending on the.
本発明の一実施態様では、外れ値を補正して補正済みの一階微分信号を発生させるステップが、外れ値を中央値に置換するステップと、データ点よりも前の第1データ点及びデータ点よりも後の第2データ点に関して補間計算を実行して外れ値を更新し、第1データ点及び第2データ点は一階微分信号に含まれているようにするステップとのうちの一方のステップを有するようにする。 In one embodiment of the invention, the step of correcting the outliers to generate the corrected first-order differential signal is a step of replacing the outliers with the median, and a first data point and data prior to the data points. One of the steps of performing an interpolation calculation on the second data point after the point to update the outliers so that the first and second data points are included in the first-order differential signal. To have the steps of.
上述したことを考慮するに、本発明の1つ以上の実施形態において提供した無呼吸検出電子装置は、被験者に接触することなしにCSIを検出するのに適用することができ、しかも無呼吸の現象が被験者に生じたか否かを決定することができる。更に、本発明の1つ以上の実施形態において提供した無呼吸検出電子装置は、エアークッションを適用して被験者の頭部を移動させ、これにより呼吸停止現象の発生を回避するようにするか否かをも決定しうる。 Considering the above, the apnea detection electronic device provided in one or more embodiments of the present invention can be applied to detect CSI without contact with the subject, yet is apneic. It is possible to determine if the phenomenon has occurred in the subject. Further, whether or not the apnea detection electronic device provided in one or more embodiments of the present invention applies an air cushion to move the subject's head, thereby avoiding the occurrence of respiratory arrest. Can also be determined.
本発明をより一層理解しうるようにするために、図面を伴う幾つかの実施形態を以下で詳細に説明する。 In order to make the present invention more understandable, some embodiments with reference to the drawings will be described in detail below.
添付図面は本発明の理解を深めるために包含したものであり、本明細書の一部に含めているとともに本明細書の一部を構成するものである。これらの図面は本発明の実施形態を示しているとともに、本明細書の記述と相俟って本発明の原理を説明する作用をするものである。 The accompanying drawings are included to deepen the understanding of the present invention, are included in a part of the present specification, and constitute a part of the present specification. These drawings show embodiments of the present invention and, in combination with the description of the present specification, serve to explain the principles of the present invention.
以下の詳細な記述においては、説明の目的で、開示した実施形態を完全に理解するための多くの具体的な詳細を記載してある。しかし、1つ以上の実施形態はこれらの具体的な詳細無しに実行しうること明らかである。他の例では、図面を簡単化するために周知の構造及び装置は線図的に示してある。 The following detailed description provides many specific details for a complete understanding of the disclosed embodiments for purposes of explanation. However, it is clear that one or more embodiments can be performed without these specific details. In another example, well-known structures and devices are shown graphically to simplify the drawings.
図1は、本発明の一実施形態による無呼吸検出電子装置100を示す線図である。この電子装置100はプロセッサ110と、記憶媒体120と、トランシーバ130とを有するようにしうる。一実施形態では、この電子装置100が更にエアーポンプ200と、エアークッション300とを有するようにしうる。
FIG. 1 is a diagram showing an apnea detection
プロセッサ110は、例えば、中央処理装置(CPU)或いはその他のプログラマブル汎用又は専用マイクロコントロールユニット(MCU)、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、プログラマブルコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、グラフィック処理ユニット(GPU)、イメージシグナル(画像信号)プロセッサ(ISP)、イメージ処理ユニット(IPU)、演算論理ユニット(ALU)、複合プログラマブル論理装置(CPLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、その他の同様な構成要素、又は上述した構成要素の組合せである。プロセッサ110は、記憶媒体120及びトランシーバ130に結合させることができ、且つ記憶媒体120内に記憶させた複数のモジュール及び種々のアプリケーションプログラムを実行させることができる。
The
記憶媒体120は、例えば、任意の型の固定式又は可搬式(ポータブル)のランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)、その他の同様な構成要素、又は上述した構成要素の組合せであり、この記憶媒体120はプロセッサ110により実行しうるモジュール又は種々のアプリケーションプログラムを記憶するように構成することができる。この実施形態では、記憶媒体120は、データ収集モジュール121、副搬送波選択モジュール122、検出モジュール123、出力モジュール124及びエアークッションモジュール125を含むモジュールを記憶でき、これらのモジュールの機能は後に説明する。
The
トランシーバ130は無線又は有線で信号を送受信する。このトランシーバ130は、低雑音増幅、インピーダンス整合、周波数混合、上方又は下方への周波数変換、フィルタリング、増幅、等を含む処理を実行することもできる。プロセッサ110は、このトランシーバ130を介してエアーポンプ200と通信することができる。
The
エアーポンプ200はエアークッション300に結合されている。プロセッサ110には、エアークッション300を膨張又は収縮させるためにエアーポンプ200を設けることができる。
The
無呼吸の現象が被験者に生じているか否かを決定するために、データ収集モジュール121は無線信号を、トランシーバ130を介して被験者に送信し且つこの無線信号に対応するエコーを、トランシーバ130を介して受信するようにしうる。この無線信号は、例えば、何れかの種類の無線周波数信号(例えば、Wi‐Fi信号)とする。一実施形態では、副搬送波選択モジュール122が特定の副搬送波を選択するようにしうる。又、データ収集モジュール121は無線信号を送信するか、又は選択した副搬送波からの無線信号のエコーを、トランシーバ130を介して受信するようにしうる。例えば、無線信号がWi‐Fi信号である場合には、副搬送波選択モジュール122はWi‐Fi信号の第3~第27副搬送波と第39~第64副搬送波との双方又は何れか一方を選択し、無線信号を送信するか又はこの無線信号のエコーを受信するようにしうる。
To determine if the phenomenon of apnea is occurring in the subject, the
データ収集モジュール121は、トランシーバ130を介してエコーを受信した後にこのエコーからチャネル状態情報(CSI)を取得することができる。検出モジュール123は、このCSIに応じて無呼吸の現象が被験者に生じたか否かを表す検出結果を発生することができる。出力モジュール124はトランシーバ130を介してこの検出結果を出力することができる。例えば、出力モジュール124によりこの検出結果をユーザーの端末装置(例えば、スマートフォン)に送信することができる。ユーザーは端末装置を介してこの検出結果を解釈して、無呼吸の現象が睡眠中に被験者に生じたか否かを決定することができる。
The
図2Aは本発明の一実施形態によるCSIを示す線図であり、ここで曲線21がCSIを表している。この図2Aから分かるように、時間帯R1中のCSIと時間帯R2中のCSIとの間にオフセットが存在しうる。このオフセットは睡眠状態が異なっている為に生じる可能性がある。このオフセットを排除するために、検出モジュール123によりCSIに対応する一階微分信号を計算しうる。図2Bは本発明の一実施形態による一階微分信号の線図であり、この場合曲線23が一階微分信号を表している。この図2Bから分かるように、時間帯R1中のCSIと時間帯R2中のCSIとの間にオフセットが存在しない。
FIG. 2A is a diagram showing the CSI according to the embodiment of the present invention, in which the
本発明の一実施形態では、検出モジュール123が、一階微分信号を計算する前にフィルタリングアルゴリズムによりCSIに対応するフィルタリング信号を発生するようにしうる。図2Cは本発明の一実施形態によるフィルタリング信号を示す線図であり、この場合曲線22がこのフィルタリング信号を表している。検出モジュール123は、このフィルタリング信号の発生後にこのフィルタリング信号を微分して一階微分信号を発生させることができる。フィルタリングアルゴリズムは移動平均フィルタリング、ハイパスフィルタリング、ロウパスフィルタリング、又はバンドパスフィルタリングと関連させることができるが、本発明ではこのことに限定させるものとみなすべきではない。
In one embodiment of the invention, the
本発明の一実施形態では、検出モジュール123が、一階微分信号を発生させた後にこの一階微分信号における外れ値を補正して補正済みの一階微分信号を発生させようにすることができる。図2Dは、本発明の一実施形態による補正済みの一階微分信号を示す線図であり、この場合曲線23がまだ補正されていない一階微分信号を表している。検出モジュール123は、一階微分信号の中央値mに応じて上限値ub及び下限値lbを発生させることができる。例えば、上限値ubは一階微分信号の中央値mと一階微分信号の標準偏差との和に等しくしうるとともに、下限値lbは一階微分信号の中央値mから一階微分信号の標準偏差を減算することにより得られた差に等しくしうる。従って、検出モジュール123は、一階微分信号における上限値ubよりも大きい又は下限値lbよりも小さいデータ点を外れ値として決定することができる。図2Dに示すように、検出モジュール123は、下限値lbよりも小さいデータ点PAを外れ値として決定することができる。
In one embodiment of the present invention, the
検出モジュール123は一階微分信号における外れ値を補正して補正済みの一階微分信号を発生させようにすることができる。本発明の一実施形態では、検出モジュール123は外れ値を中央値mに置換して、補正済みのデータ点PAが中央値mと同じとなるようにしうる。本発明の一実施形態では、検出モジュール123が一階微分信号においてデータ点PAよりも前のデータ点PB及びデータ点PAよりも後のデータ点PCに関して補間計算を実行して外れ値を補正するようにすることができる。データ点PAの補正値はデータ点PB及びデータ点PCの補間計算結果に等しくしうる。
The
図3は本発明の一実施形態により周波数応答の最大値を取得するための線図であり、この場合曲線24が一階微分信号(又は補正済みの一階微分信号)を表している。検出モジュール123は一階微分信号に対応する複数の周波数応答を発生させることができ、この場合これら複数の周波数応答は複数の時点にそれぞれ対応する。例えば、検出モジュール123は、時点t1に対応する一階微分信号の一部分25に関してフーリエ変換を実行するために窓関数31を適用することができ、この場合周波数応答を曲線26により表すことができる。この検出モジュール123は更に、時点t1の周波数応答に対応する最大値m1を取得することができる。この検出モジュール123は、同様なステップを実行することにより周波数応答に対応する複数の最大値を取得することができる。検出モジュール123は、図4に示すように、最大値とこれら最大値に対応する時点とに応じて基準の時間帯T1に対応する最大値曲線27を発生させることができる。
FIG. 3 is a diagram for acquiring the maximum value of the frequency response according to the embodiment of the present invention, in which case the
図4は本発明の一実施形態により最大値に基づいて無呼吸の現象の発生を決定するための線図であり、この場合、最大値曲線27が複数の時点に対応する最大値を含むことができる。例えば、この最大値曲線27が時点t1に対応する最大値m1を有することができる。検出モジュール123は、最大値曲線27に応じて無呼吸の現象を検出することができる。特に、検出モジュール123はしきい値THに応じて基準の時間帯T1から基準の時間帯T2を抽出することができる。この基準の時間帯T2は最大値曲線27における最大値の部分集合に相当し、この場合この部分集合における最大値の各々がしきい値THよりも小さいものである。図4に示すように、基準の時間帯T2中は、最大値曲線27の最大値の各々がしきい値THよりも小さい。
FIG. 4 is a diagram for determining the occurrence of the apnea phenomenon based on the maximum value according to one embodiment of the present invention, in which case the
検出モジュール123は、基準の時間帯T2を得た後にこの基準の時間帯T2が無呼吸の時間帯よりも長いか否かを決定することができる。この基準の時間帯T2が無呼吸の時間帯よりも長い場合には、検出モジュール123は無呼吸の現象が検出されたことを決定することができる。従って、検出モジュール123は無呼吸の現象の発生を表す検出結果を発生することができる。無呼吸の時間帯は電子装置100のユーザーにより設定することができる。例えば、ユーザーは医学会における無呼吸の定義に応じて無呼吸の時間帯を10秒に設定することができる。
The
しきい値THは検出モジュール123により発生させることができる。特に、検出モジュール123は最大値曲線27における最大値を小さいものから大きいものに配置して最大値の列28を発生させるようにしうる。次に、検出モジュール123により最大値の列28からN番目の最大値をしきい値THとして選択することができる。検出モジュール123は次式(1)に応じてNを取得することができ、この式ではTが無呼吸の時間帯であり、T1が基準の時間帯であり、Kが最大値の個数である(すなわち、最大値の列28がK個の最大値を有している)。
図5は、本発明の一実施形態によりエアークッション300を使用して被験者の頭部を移動させるための線図である。被験者はエアークッション300を枕400の下部に配置することができる。検出モジュール123により無呼吸の現象が被験者に生じたことを決定すると、トランシーバ130を介するようにエアーポンプ200を設定することにより、エアークッション制御モジュール125がエアークッション300を膨張させることができる。エアークッション300は枕400を持ち上げ、これにより被験者の頭部500を持ち上げて被験者の気道を確保するようにしうる。これにより、無呼吸の現象の発生を阻止することができる。
FIG. 5 is a diagram for moving the head of a subject using the
図6は本発明の一実施形態による無呼吸検出方法を示す流れ図であり、この方法は図1に示す電子装置100により達成しうる。ステップS601では、無線信号を被験者に送信し、この無線信号に対応するエコーが受信し、このエコーからCSIを取得する。ステップS602では、CSIに応じて検出結果を発生し、この検出結果により無呼吸の現象が被験者に生じたか否かを表す。ステップS603では、検出結果を出力する。
FIG. 6 is a flow chart showing an apnea detection method according to an embodiment of the present invention, and this method can be achieved by the
要するに、本発明の1つ以上の実施形態で提供される電子装置は、被験者に接触せずにCSIを検出するのに適用でき、しかも無呼吸の現象が被験者に生じているか否かを決定することができる。被験者の睡眠時間中にオフセット(例えば、睡眠状態が異なるために生じるおそれがあり且つ検出結果に悪影響を及ぼすおそれがあるオフセット)が存在するおそれがある。このオフセットに応答して、CSIを識別して本発明の1つ以上の実施形態に応じてオフセットを排除するようにしうる。本発明の1つ以上の実施形態において達成されるように、周波数応答は無呼吸の現象が生じているか否かを決定する作用を行なうことができる。無呼吸の現象が生じる場合には、本発明の1つ以上の実施形態においてエアークッションを適用することにより被験者の頭部を持ち上げて、被験者の気道を広げ、これにより呼吸停止現象の発生を回避するようにしうる。従って、本発明の1つ以上の実施形態においては、無呼吸の現象が被験者に生じたか否かを監視することができ、その上被験者の睡眠の質を向上させることもできる。 In short, the electronic devices provided in one or more embodiments of the invention can be applied to detect CSI without contact with the subject, yet determine if the phenomenon of apnea is occurring in the subject. be able to. There may be offsets during the subject's sleep time (eg, offsets that may occur due to different sleep states and may adversely affect detection results). In response to this offset, the CSI may be identified to eliminate the offset according to one or more embodiments of the invention. As achieved in one or more embodiments of the invention, the frequency response can act to determine if an apnea phenomenon is occurring. When the phenomenon of apnea occurs, the subject's head is lifted by applying an air cushion in one or more embodiments of the invention to widen the subject's airway, thereby avoiding the occurrence of respiratory arrest. Can be done. Thus, in one or more embodiments of the invention, it is possible to monitor whether or not a phenomenon of apnea has occurred in a subject and, in addition, improve the quality of sleep of the subject.
当業者にとって明らかなように、上述した実施形態に対し種々の変更及び変形を行うことができる。上述したこと及び実施形態は例示的にすぎず、本発明の真の範囲は以下の特許請求の範囲及びこれらの等価範囲により表されるものである。 As will be apparent to those skilled in the art, various modifications and variations can be made to the embodiments described above. The above and embodiments are merely exemplary, and the true scope of the invention is represented by the following claims and their equivalents.
本発明の電子装置はスマートインフレータブルピロー(膨らまし式スマート枕)又はスマートマットレスに適用しうる。 The electronic device of the present invention may be applied to a smart inflatable pillow (inflated smart pillow) or a smart mattress.
100:電子装置
110:プロセッサ
120:記憶媒体
121:データ収集モジュール
122:副搬送波選択モジュール
123:検出モジュール
124:出力モジュール
125:エアークッションモジュール
130:トランシーバ
200:エアーポンプ
21、22、23、24、26:曲線
25:一階微分信号の一部分
27:最大値曲線
28:最大値の列
300:エアークッション
31:窓関数
400:枕
500:頭部
lb:下限値
m:中央値
m1:最大値
PA、PB、PC:データ点
R1、R2:時間帯
S601、S602、S603:ステップ
t1:時点
T1、T2:基準の時間帯
TH:しきい値
ub:上限値
100: Electronic device 110: Processor 120: Storage medium 121: Data acquisition module 122: Subcarrier selection module 123: Detection module 124: Output module 125: Air cushion module 130: Transceiver 200: Air pumps 21, 22, 23, 24, 26: Curve 25: Part of the first derivative signal 27: Maximum value curve 28: Maximum value column 300: Air cushion 31: Window function 400: Pillow 500: Head
lb: lower limit m: median
m1: Maximum value PA, PB, PC: Data points R1, R2: Time zone S601, S602, S603: Step
t1: Time point T1, T2: Reference time zone TH: Threshold
ub: Upper limit
Claims (20)
複数のモジュールを記憶している記憶媒体と、
前記記憶媒体及び前記トランシーバに結合され、前記複数のモジュールにアクセスするとともに前記複数のモジュールを実行するプロセッサと、
を備える、無呼吸検出電子装置であって、
前記複数のモジュールは、
前記トランシーバを介して無線信号を被験者に送信し、前記トランシーバを介して前記無線信号に対応するエコーを受信し、前記エコーからチャネル状態情報を取得する、データ収集モジュールと、
前記チャネル状態情報に応じて検出結果を生成し、前記検出結果により前記被験者に無呼吸の現象が生じているか否かを表すようにする、検出モジュールと、
前記トランシーバを介して前記検出結果を出力する、出力モジュールと
を備える、
無呼吸検出電子装置。 Transceiver and
A storage medium that stores multiple modules and
A processor coupled to the storage medium and the transceiver to access and execute the plurality of modules.
It is an apnea detection electronic device equipped with
The plurality of modules
A data acquisition module that transmits a radio signal to a subject via the transceiver, receives an echo corresponding to the radio signal via the transceiver, and acquires channel state information from the echo.
A detection module that generates a detection result according to the channel state information and causes the detection result to indicate whether or not the subject is experiencing an apnea phenomenon.
It includes an output module that outputs the detection result via the transceiver.
Apnea detection electronic device.
該無呼吸検出電子装置は更に、
エアークッションと、
該エアークッションに接続され、前記トランシーバと通信するエアーポンプと
を備え、
前記モジュールは更に、
前記無呼吸の現象に応答して、前記トランシーバを介するように前記エアーポンプを設定することにより、前記エアークッションを膨張させるエアークッション制御モジュールを有する、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 1.
The apnea detection electronic device further
With an air cushion,
It is equipped with an air pump that is connected to the air cushion and communicates with the transceiver.
The module further
It comprises an air cushion control module that inflates the air cushion by configuring the air pump to navigate through the transceiver in response to the phenomenon of apnea.
Apnea detection electronic device.
前記検出モジュールは更に、
前記チャネル状態情報に対応する一階微分信号を計算し、
該一階微分信号により前記無呼吸の現象を検出するように構成される、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 1.
The detection module further
The first-order differential signal corresponding to the channel state information is calculated, and the first-order differential signal is calculated.
The first-order differential signal is configured to detect the apnea phenomenon.
Apnea detection electronic device.
前記検出モジュールは更に、
フィルタリングアルゴリズムにより前記チャネル状態情報に対応するフィルタリング信号を生成し、
該フィルタリング信号を微分して前記一階微分信号を生成するように構成される、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 3.
The detection module further
A filtering signal corresponding to the channel state information is generated by a filtering algorithm.
It is configured to differentiate the filtering signal to generate the first derivative signal.
Apnea detection electronic device.
前記検出モジュールは更に、
前記一階微分信号に対応する複数の周波数応答を生成し、前記複数の周波数応答が複数の時点にそれぞれ対応し、
前記複数の周波数応答にそれぞれ対応する複数の最大値を取得し、
前記複数の最大値により第1の基準時間帯に対応する最大値曲線を生成して、前記第1の基準時間帯が前記複数の時点を有し、
前記最大値曲線により前記無呼吸の現象を検出するように構成される、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 3.
The detection module further
A plurality of frequency responses corresponding to the first-order differential signal are generated, and the plurality of frequency responses correspond to a plurality of time points, respectively.
Obtaining a plurality of maximum values corresponding to each of the plurality of frequency responses,
The plurality of maximum values generate a maximum value curve corresponding to the first reference time zone, and the first reference time zone has the plurality of time points.
The maximum value curve is configured to detect the phenomenon of apnea.
Apnea detection electronic device.
前記検出モジュールは更に、
しきい値に応じて前記第1の基準時間帯から第2の基準時間帯を抽出し、該第2の基準時間帯が前記複数の最大値のうちの部分集合に対応し、該部分集合における前記複数の最大値の各々が前記しきい値よりも小さく、
前記第2の基準時間帯が無呼吸の時間帯よりも長いことに応答して、前記無呼吸の現象が検出されることを決定するように構成される、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 6.
The detection module further
A second reference time zone is extracted from the first reference time zone according to a threshold value, and the second reference time zone corresponds to a subset of the plurality of maximum values in the subset. Each of the plurality of maximum values is smaller than the threshold value,
It is configured to determine that the phenomenon of apnea is detected in response to the second reference time zone being longer than the time zone of apnea.
Apnea detection electronic device.
前記検出モジュールは更に、
前記複数の最大値を小さいものから大きいものに配置して最大値の列を生成し、
該最大値の列からN番目の最大値をしきい値として選択し、Nは、前記第1の基準時間帯に対する前記無呼吸の時間帯の比と前記複数の最大値の個数との積とするように構成される、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 7.
The detection module further
Arrange the plurality of maximum values from the smallest to the largest to generate a column of maximum values.
The Nth maximum value from the maximum value column is selected as a threshold value, and N is the product of the ratio of the apnea time zone to the first reference time zone and the number of the plurality of maximum values. Configured to
Apnea detection electronic device.
前記検出モジュールは更に、
前記一階微分信号の中央値に応じて上限値及び下限値を生成し、
前記一階微分信号における前記上限値よりも大きい又は前記下限値よりも小さいデータ点を外れ値として決定し、
前記外れ値を補正して補正済みの一階微分信号を生成し、該補正済みの一階微分信号に応じて前記複数の周波数応答を生成するように構成される、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 6.
The detection module further
The upper limit value and the lower limit value are generated according to the median value of the first-order differential signal, and the upper limit value and the lower limit value are generated.
A data point larger than the upper limit value or smaller than the lower limit value in the first-order differential signal is determined as an outlier.
It is configured to correct the outliers to generate a corrected first-order differential signal and to generate the plurality of frequency responses according to the corrected first-order differential signal.
Apnea detection electronic device.
前記検出モジュールは、
前記外れ値を前記中央値に置換するステップと、
前記データ点よりも前の第1データ点及び前記データ点よりも後の第2データ点に関して補間計算を実行して前記外れ値を補正し、前記第1データ点及び前記第2データ点は前記一階微分信号に含まれているようにするステップと
のうちの一方のステップに応じて前記外れ値を補正する、
無呼吸検出電子装置。 The apnea detection electronic device according to claim 9.
The detection module is
The step of replacing the outliers with the median,
Interpolation calculations are performed on the first data point before the data point and the second data point after the data point to correct the outliers, and the first data point and the second data point are described. Correcting the outliers according to one of the steps to be included in the first derivative signal.
Apnea detection electronic device.
前記チャネル状態情報に応じて検出結果を生成し、前記検出結果により無呼吸の現象が前記被験者に生じているか否かを表すステップと、
前記検出結果を出力するステップと、
を有する無呼吸検出方法。 A step of transmitting a radio signal to a subject, receiving an echo corresponding to the radio signal, and acquiring channel state information from the echo.
A step of generating a detection result according to the channel state information and indicating whether or not the apnea phenomenon is occurring in the subject based on the detection result.
The step to output the detection result and
Apnea detection method having.
前記無呼吸の現象に応答してエアークッションを膨張させるようにエアーポンプを構成するステップ
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 11 further comprises.
An apnea detection method comprising the steps of configuring an air pump to inflate the air cushion in response to the apnea phenomenon.
前記チャネル状態情報に応じて前記検出結果を生成する前記ステップは、
前記チャネル状態情報に対応する一階微分信号を計算するステップと、
前記一階微分信号に応じて前記無呼吸の現象を検出するステップと、
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 11.
The step of generating the detection result according to the channel state information is
The step of calculating the first-order differential signal corresponding to the channel state information,
The step of detecting the apnea phenomenon in response to the first-order differential signal, and
A method for detecting apnea.
前記チャネル状態情報に対応する前記一階微分信号を計算する前記ステップは、
フィルタリングアルゴリズムにより、前記チャネル状態情報に対応するフィルタリング信号を生成するステップと、
前記フィルタリング信号を微分して前記一階微分信号を生成するステップと、
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 13.
The step of calculating the first derivative signal corresponding to the channel state information is
A step of generating a filtering signal corresponding to the channel state information by a filtering algorithm, and
The step of differentiating the filtering signal to generate the first-order differential signal,
A method for detecting apnea.
前記フィルタリングアルゴリズムは、移動平均フィルタリング、ハイパスフィルタリング、ロウパスフィルタリング及びバンドパスフィルタリングのうちの少なくとも1つと関連する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 14.
The filtering algorithm is an apnea detection method associated with at least one of moving average filtering, high pass filtering, low pass filtering and band pass filtering.
前記一階微分信号に応じて前記無呼吸の現象を検出する前記ステップは、
前記一階微分信号に対応する複数の周波数応答を生成し、前記複数の周波数応答が複数の時点にそれぞれ対応するステップと、
前記複数の周波数応答にそれぞれ対応する複数の最大値を取得するステップと、
前記複数の最大値に応じて第1の基準時間帯に対応する最大値曲線を生成し、前記第1の基準時間帯が前記複数の時点を有するステップと、
前記最大値曲線に応じて前記無呼吸の現象を検出するステップと、
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 13.
The step of detecting the apnea phenomenon in response to the first-order differential signal is
A step of generating a plurality of frequency responses corresponding to the first-order differential signal, and the plurality of frequency responses corresponding to a plurality of time points, respectively.
The step of acquiring a plurality of maximum values corresponding to each of the plurality of frequency responses, and
A step in which a maximum value curve corresponding to the first reference time zone is generated according to the plurality of maximum values, and the first reference time zone has the plurality of time points.
The step of detecting the apnea phenomenon according to the maximum value curve, and
A method for detecting apnea.
前記最大値曲線に応じて前記無呼吸の現象を検出する前記ステップは、
しきい値に応じて前記第1の基準時間帯から第2の基準時間帯を抽出し、前記第2の基準時間帯が前記複数の最大値のうちの部分集合に対応し、該部分集合における前記複数の最大値の各々が前記しきい値よりも小さいステップと、
前記第2の基準時間帯が無呼吸の時間帯よりも長いことに応答して前記無呼吸の現象を検出することを決定するステップと、
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 16.
The step of detecting the apnea phenomenon according to the maximum value curve is
A second reference time zone is extracted from the first reference time zone according to a threshold value, and the second reference time zone corresponds to a subset of the plurality of maximum values in the subset. A step in which each of the plurality of maximum values is smaller than the threshold value,
A step of determining to detect the apnea phenomenon in response to the second reference time zone being longer than the apnea time zone.
A method for detecting apnea.
前記最大値曲線に応じて前記無呼吸の現象を検出する前記ステップは更に、
前記複数の最大値を小さいものから大きいものに配置して最大値の列を生成するステップと、
前記最大値の列からN番目の最大値をしきい値として選択し、Nは、前記第1の基準時間帯に対する前記無呼吸の時間帯の比と前記複数の最大値の個数との積とするステップと
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 17.
The step of detecting the phenomenon of apnea according to the maximum value curve further
The step of arranging the plurality of maximum values from the smaller one to the larger one to generate a column of maximum values, and
The Nth maximum value from the maximum value column is selected as a threshold value, and N is the product of the ratio of the apnea time zone to the first reference time zone and the number of the plurality of maximum values. A method for detecting apnea, which has steps to be performed.
前記一階微分信号に対応する前記複数の周波数応答を生成する前記ステップは、
前記一階微分信号の中央値に応じて上限値及び下限値を生成するステップと、
前記一階微分信号における前記上限値よりも大きい又は前記下限値よりも小さいデータ点を外れ値として決定するステップと、
前記外れ値を補正して補正済みの一階微分信号を生成し、前記補正済みの一階微分信号に応じて前記複数の周波数応答を生成するステップと
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 16.
The step of generating the plurality of frequency responses corresponding to the first derivative signal is
A step of generating an upper limit value and a lower limit value according to the median value of the first-order differential signal, and
A step of determining as an outlier a data point larger than the upper limit value or smaller than the lower limit value in the first-order differential signal.
An apnea detection method comprising a step of correcting the outliers to generate a corrected first-order differential signal and generating the plurality of frequency responses in response to the corrected first-order differential signal.
前記外れ値を補正して前記補正済みの一階微分信号を生成する前記ステップは、
前記外れ値を前記中央値に置換するステップと、
前記データ点よりも前の第1データ点及び前記データ点よりも後の第2データ点に関して補間計算を実行して前記外れ値を更新し、前記第1データ点及び前記第2データ点は前記一階微分信号に含まれるステップと、
のうちの一つのステップ
を有する、無呼吸検出方法。 The apnea detection method according to claim 19.
The step of correcting the outliers and generating the corrected first derivative signal is
The step of replacing the outliers with the median,
Interpolation calculations are performed on the first data point before the data point and the second data point after the data point to update the outliers, and the first data point and the second data point are described. The steps included in the first-order differential signal and
An apnea detection method having one of the steps.
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